La prima idea di un collegamento ferroviario attraverso Fontenuova e Morcella risale a fine '800, quando l'Ing Verzier elaborò uno studio per "Un Collegamento ferroviario trasversale dalla Maremma all'Adriatico", nel quale è prevista la realizzazione di una linea a scartamento ordinario dal Tirreno all'Adriatico attraverso la val Pambiana.
I sogni dell'importante trasversale decaddero presto, ma la questione ferroviaria non cessò di animare le discussioni presso i comuni della zona; a seguito della legge n. 5002 del 1885, fu inserita nella lista delle strade ferrate di terza categoria la linea dalla val Pambiana fino a Fontenuova, grazie anche agli sforzi dell' On. Deregis, già sindaco di Pambiano. Nel 1889, dopo una costruzione durata 3 anni, questa breve tratta venne inaugurata dalla Società per le Strade Ferrate meridionali (Rete Adriatica) ed esercita con due coppie di treni misti, presto portate a quattro.
Mentre a Fontenuova lo sviluppo dell'attività termale, facilitato dalla nuova ferrovia, richiamava una sempre maggior numero di villeggianti, i comuni dell'alta val Faena, richiedevano a gran voce il prolungamento della ferrovia, che avrebbe consentito lo sviluppo di quelle terre, ancora esclusivamente dedite all'agricoltura.
I sindaci di Morcella, Castel di Lago, Villalago, Mercatello, Spina e San Giacomo fondarono dunque un consorzio, con l'obiettivo di portare la strada ferrata sulle loro terre; nel 1902 l'Ing Besenzanica fu incaricato della redazione di un progetto di massima per una ferrovia in Val Faena; il tracciato, che connetteva Fontenuova a Morcella e San Giacomo, escludeva in pratica gli abitati di Villalago e Spina, i cui sindaci levarono alte proteste, che si conclusero con le dimissioni dal consorzio intercomunale.
L'apertura di importanti cave di silice presso San Giacomo ed il crescente peso politico del comune di Morcella accelerarono i tempi per la realizzazione della ferrovia, il cui progetto esecutivo, elaborato dall'Ing. Federici, prevedeva l'adozione dello scartamento ridotto, al pari di altre importanti linee ferroviarie dell'Italia Centrale, fra cui le ferrovie Adriatico Appennino in corso di progettazione da parte dello stesso Besenzanica.
Il 20 luglio 1907, dopo tre anni di costruzione, vennero inaugurate le linee Fontenuova - San Giacomo e Castel di Lago - Morcella, per complessivi 26 chilometri a scartamenti ridotto e trazione a vapore; l'esercizio fu affidato alla Società Anonima per le Ferrovie e Tranvie Locali, che già dal 1903 aveva inaugurato nel pavese le linee a scartamento ordinario Pavia San Pietro - Sant'Anna e Casalmaggiore - Altavilla.
La vita della ferrovia, solo marginalmente segnata dalla parentesi bellica, precedette tranquilla fino agli anni '30, quando la concorrenza crescente degli autoservizi e il decadimento delle infrastrutture determinarono la seria minaccia di chiusura; dopo alcuni piani per l'elettrificazione eccessivamente onerosi anche per la necessità di adeguare la sagoma delle non poche gallerie, vennero introdotte le automotrici termiche, assai simili alle "emmine" acquistate da molte altre linee concesse italiane a scartamento ridotto, ma bidirezionali.
Superati con una certa tranquillità gli anni '30, la parentesi bellica sconvolse la vita della ferrovia, sulla quale furono gradualmente i servizi, fino alla totale sospensione al passaggio del fronte; riparati rapidamente i danni bellici, grazie alla abnegazione dei dipendenti, il servizio riprese nel gennaio 1948; la principale novità del primo dopoguerra fu l'introduzione di una locomotiva diesel di origine tedesca.
Gli anni '50, segnati dalla progressiva affermazione della gomma, furono segnati da profonde e ricorrenti incertezze sul futuro della ferrovia: inserita inizialmente fra quelle da sopprimere e sostituire con autoservizi, si salvò miracolosamente grazie all'attivazione di una industria di lavorazione del legname sulla sponda opposta del lago, che utilizzava il treno dal porto di Castel di Lago fino alla destinazione finale dei prodotti lavorati.
Attraverso gli strumenti delle legge 1222 del 1952 si procedette al potenziamento: rinnovo dell'armamento, sostituzione della trazione a vapore con quella termica ed introduzione di sottocarrelli per l'inoltro dei carri a scartamento ordinario sulla rete privata erano i punti salienti del programma d'ammodernamento, i cui lavori si conclusero nel 1958.
Negli anni '60 la ferrovia era completamente rinnovata: proprio allora, il 4 aprile 1962, una frana di proporzioni consistenti ha interessato la stretta di Cerqueto, determinando l'interruzuione del servizio su Morcella; i lavori di recupero, iniziati celermente e presto sospesi in attesa "di decisioni definitive sulla ferrovia" sono ripresi solo dopo quattro anni; solo il 14 settembre 1966 il treno è tornato a circolare sulla tratta da Castel di Lago a Morcella.
Oggi la ferrovia svolge un servizio articolato, per soddisfare sia la domanda pendolare (particolarmente quella scolastica), sia quella turistica, che ha visto una decisa crescita negli ultimi anni, grazie anche al potenziamento degli impianti termali di Fontenuova.
Negli ultimi tempi, a fronte di un calo del traffico merci, l'organizzazione di viaggi d'agenzia, anche con trazione a vapore, costituisce un orgoglioso biglietto da visita per le Ferrovie e Tranvie Locali, in attesa che il passaggio definitivo alle regioni segni l'avvio di una nuova politica di gestione a servizio del territorio.
